运放组成锯齿波发生器

当传统的示波器锯齿波扫描电路输出电压为士60 V 时，非线性度约1%。发展的集成运放组成的锯齿波发生器线性度好，但输出电压低。锯齿波发生器可采用密勒扫描电路和恒流扫描电路，但密勒扫描电路的慢扫描性能优于恒流扫描。它们的工作原理归根到底就是如何维持电容器充电电流的恒定。

锯齿波非线性误差分析

通过分析及参数测试，影响线性度的原因为：基准充电电源、积分器、高压放大器带宽、( 积分器在充放电过程中，除积分电阻外还存在运放的输入电阻，积分电容及其它分布电容的吸收效应引起的漏电阻)、线性度测量装置。 2100433B

由于研究课题中所需的锯齿波电压频率在10 ~ IK H Z 内要连续可调，电压幅度又特别大。为了克服常规密勒扫描电路的局限性，提高放大器的增益，采用了由集成运放组成的积分器，产生高线性度锯齿波。充电电源通过电阻R 给电容C 充电时，运放输出端电位U 线性下降，当U 达到门限电路的下限电平时，门限电路控制开关电路使之闭合，积分器快速放电，U 急速上升。当U 达到门限电路的上限电平时，开关打开，充电电源又给积分器充电，重复以上过程，就形成锯齿波电压。为了进一步减小锯齿波的非线性误差，还采用了稳定的充电电源和电平移动电路等措施。电平移动电路的作用是采取等电位法来减小开关漏电带来的误差。

又称扫描电路或时基发生器。与时间成比例地上升、下降的电压或电流波形称锯齿波，也称扫描波。对周期确定的脉冲进行积分，即可产生锯齿波。为了在示波器上显示各种波形，需在Y轴上加上信号电压，X轴上加上锯齿波，对电子束进行扫描，因此常应用于雷达、电视和数据通信方面。锯齿波可用密勒积分电路和自举电路来发生。图1a是锯齿波发生器的基本原理图。当电路中的开关(S)打开时，输出uC的波形就是RC积分器的阶跃响应：uC=E(1－e−t/τ )式中τ=RC。当τ&t，，因此uC变小，为了弥补此缺点，可考虑图1b的形式，在该图中附加一个电压源V－VC，因此电路中的电流：为恒定值。图1b的电路中必须有一个接地点，可在A点也可在B点接地，两个不同接地点的结果形成两个不同的电路，前者是密勒积分锯齿波电路，后者为自举电路。实际电路中常插入运算放大器。由于运算放大器的存在，密勒电路中的C实际增大了(1－G)倍，G为运算放大器的增益。与RC积分电路相比，尽管τ增为(1－G)倍，但输出u0并不会变小。图2是密勒积分的锯齿波发生器的实用电路与输出波形。密勒电路和自举电路还可构成阶梯波发生器，为了得到恒定的阶跃幅度Δu0的阶梯波，必须有复位电路。复位电路可以用比较器，比较输出发生反转时产生复位脉冲；也可以用计数器，对输入脉冲进行计数，达到一定数值时产生复位。 2100433B

能周期地产生锯齿形信号的电路，又称扫描电路或时基发生器。锯齿电压或电流的波形如图1,T为扫描周期,T1为扫描时间,T2为回扫时间。锯齿电压波主要用作示波管电路中的扫描电压，锯齿电流波主要用作显像管电路中的偏转电流。

锯齿波发生器可分为自激式和他激式两种。前一种的稳定性较差，现代的时基发生器多采用后一种。

锯齿电压发生器　图2a是一种用RC充放电电路构成的他激式锯齿电压波发生电路。当输入端为图2b所示的脉冲电压u_i所控制时, 晶体管等效为一电子开关。当u_i处于T₁期间,晶体管截止,电源电压E_c通过电阻R向电容C充电，C两端的输出电压u₀按指数规律上升。在T₂期间,晶体管导通，C上电荷通过它放电,u₀迅速下降。如果

T₁/RC<<1即T₁只占指数曲线起始段的一小部分，则可以近似地认为在T期间u₀是线性增长的。在E_c为定值的条件下，u_m越大，则扫描正程的线性程度越差。通常，图2a电路对C的充电电流是按指数规律变化的，所以非线性系数较大。如果设法使充电电流保持为常数，则C两端的电压u₀将按线性规律增长。恒流源充电或电容负反馈的锯齿波发生器可达到这一要求 。

一种用运算放大器构成的锯齿电压发生器。在0～T₁的时间内电子开关K断开，

输出电压u₀随时间呈线性变化。当K闭合时，u₀即随C的放电而迅速下降。只要开关K周期地启闭,u₀便依锯齿形的规律而变化。

锯齿电流发生器　在显像管扫描电路中，锯齿电流发生器的负载是电感线圈。当工作频率较低，且线圈的分布电容可以忽略时，电感线圈的作用可以用集总电感L_y和集总电阻R_y来代表（图4）。晶体管T构成一个线性电流放大器,激励信号电压u_i是锯齿电压波,流过L_y的电流i_y是锯齿电流波（图5a），相应的u_L和u_R上的电压波形则分别如图5b和c。u_L和u_R的合成电压波形u_y如图5d，这个波形称为锯齿脉冲波。在实际电路中,由于晶体管非线性特性和扼流圈L_C分流的影响,扫描波形的线性较差。2100433B

集成运放品种很多，不同品种的参数有的相差甚远，但从总体上讲可将集成运放分为通用型和专用型两大类。通用型集成运放的技术指标一般化，但价格便宜，常应用于无特殊要求的场合，如μA741就属此类。专用型集成运放是一个或少数几个技术指标特殊，在某一方面电路性能突出。根据技术参数特点，专用型集成运放又可分为高压型、高阻型、低功耗型、高速宽带型、高精度型和低漂移型等。

在实际应用集成运放设计电路时，要想从纷繁的集成运放产品中准确选择出适合工作要求的产品，必须要遵循相关原则。